[發明專利]一種水泥固化體及其處理有毒鉻渣的方法

有效

• 申請號: 201410326300.9
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN105314940B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 陳鵬;胡紹偉;馬光宇;王永;王飛;劉芳;楊大正;徐偉
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B18/30;C04B24/36;C04B16/02;C04B14/42;C04B18/04
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技術領域

本發明屬于環境保護—固體廢棄物處理技術領域，尤其涉及一種水泥固化體及其處理有毒鉻渣的方法。

背景技術

鉻渣作為最危險的固體廢棄物之一，嚴重影響了周邊環境及人群的身體健康，也嚴重制約著行業的發展。目前在鉻渣的治理方法上大都采用解毒處理，但這類方法所存在的嚴重問題在于鉻渣即使解毒處理后也很難再利用，還原后的三價鉻在自然條件下，經空氣中氧氣的氧化又會回升成為六價鉻，特別是鉻渣中CaO和MgO存在就更成為這種回升的條件，因此不能徹底解毒。通過查新，檢索到一些相關的專利，如CN1038771A公開一種鉻渣除毒綜合利用法，該種方法采用鹽酸中和鉻渣，使得鉻渣中大部分酸溶性六價鉻進入液相。該方法需要消耗大量酸，治理成本較高，難以推廣。CN1792481A公開一種添加硫磺作為還原劑進行鉻渣干法還原的工藝，該法在回轉窯里焙燒時噴入硫磺粉，產生SO₂氣體用以還原鉻渣。該工藝解毒效果較好，但耗用大量硫磺粉，且尾氣中SO₂極易超標。CN1528532A公開一種鉻渣的無害化和資源化處理的方法，該方法由于反應過程溫度較高，故對設備保溫材料的要求也較高，從而設備投資和運行成本大大提高，且在處理過程中伴有二次粉塵污染。CN102718440A公開一種改性高爐渣水泥固化體及其處理鉻渣的方法，該方法是通過水泥固化作用將六價鉻固封在水泥固化體中。但高爐渣對六價鉻離子的吸附能力極弱，雖然短期看六價鉻離子的浸出濃度可以達標，但很難保證被固化的六價鉻離子長時間不被浸出出來，且該方法在固化的過程中水泥的用量較多，沒能充分利用其它冶金固廢資源來實現同樣的功能，經濟效益差。

綜上所述，現有的鉻渣處理技術對Cr⁶⁺的處理效果并不理想，設備投資和運行能耗也都較高，因此尋求一種操作簡單、成本低廉且技術上可行的能夠有效控制六價鉻浸出濃度的方法具有非常重要的現實意義。

發明內容

本發明提供了一種水泥固化體及其處理有毒鉻渣的方法，本發明的水泥固化體能夠解決普通水泥固化體六價鉻浸出率高、固化效果差的缺點，并且最大限度的利用了鋼鐵工業的固廢資源，保證最終處理后浸出液中Cr⁶⁺的濃度低于國標GB5085.3危險廢物上限的濃度標準。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種水泥固化體，按質量百分比原料組成為轉爐渣13％～27％，脫硫灰8％～12％，鉻渣25％～32％，粉煤灰5％～15％，水泥4％～8％，乳化瀝青4.5％～6.5％，纖維1％～2％，其余為水。

使用該水泥固化體處理有毒鉻渣的方法：

轉爐渣和鉻渣混合后磨至40-100目，將以上原料混合攪拌均勻后放入模具內固化成模。24-36h后拆模得到改性后的水泥固化體。

所用纖維為劍麻纖維、竹纖維和玻璃纖維中的任意一種。

所用乳化瀝青為陰離子型乳化瀝青或非離子型乳化瀝青中的任意一種。。

所用的脫硫灰為燒結煙氣半干法脫硫的副產物。

水泥標號為425#。

通過上述方法制備的水泥固化體，可以大大降低Cr⁶⁺的浸出濃度，并且能夠確保浸出液中Cr⁶⁺的濃度低于國標GB5085.3危險廢物上限的濃度標準。

本發明的有益效果為：

(1)水泥固化過程中加入一定量的乳化瀝青和纖維，乳化瀝青具有良好的流動性能和粘附性能，不僅對金屬離子有一定的螯合作用，能較好地阻塞水泥固化體空隙，還會形成較厚的水化膜，使六價鉻在水環境下從水泥固化體中逃逸出來的機會大大減小。纖維的加入不但可以增強固化體的強度，控制或減少水泥凝固過程中裂紋的產生和擴展，也會阻塞部分六價鉻的浸出，使浸出毒性進一步降低。

(2)由于轉爐渣中含有硅酸二鈣、硅酸三鈣、鐵鋁酸鹽等活性礦物，其中硅酸三鈣具有較高的早期與后期強度，硅酸二鈣早期強度較低，后期強度較高，利用轉爐渣的這一水硬膠凝性，將其磨細至水泥顆粒的大小，從而替代部分水泥，將節約水泥的使用量，從而帶來一定的經濟效益；除此之外，轉爐渣中含有部分的游離CaO，與水接觸后會迅速釋放到水中，在堿性的環境下轉爐渣對鉻渣的吸附能力會更好，從而極大降低了固化體的浸出毒性。

(3)燒結煙氣脫硫灰的主要成分是氧化鈣、亞硫酸鈣和硫酸鈣，雖然本身沒有膠凝性能，但轉爐渣和粉煤灰本身既是活性材料又是水硬性材料，添加此兩種物質后在乳化瀝青、纖維和水的共同作用下可以進行水泥固化反應，替代部分水泥的同時也提供了一條脫硫灰綜合利用的新途徑。